国道科布隧道防火涂料施工工艺探讨

赵 辉

（甘肃甘南新世纪路桥有限责任公司，甘肃 甘南 747000）

1 概述

随着现代隧道技术的发展，我国西部山区交通需求的广增，在西部广大山区修建了许多公路隧道。作为公路的关键之点，隧道对安全的要求较高，因为一旦隧道狭窄的环境下发生火灾，将对隧道混凝土结构造成损害。根据相关资料，当隧道混凝土结构在狭窄环境火灾下，如超过1h 的持续时间救援不及时，将会失效。隧道衬砌将会变形和坍塌，导致更大的损失，所以对隧道防火能力有较高的要求。甘肃甘南州地区有部分老旧隧道使用时间长，防火性能差。在2020 年的隧道提质升级活动中，尝试通过涂刷防火涂料，提高隧道的自身防火性能。防止在偶然火灾中，隧道自身发生二次灾害，导致更大的事故损失。

2 项目位置及简介

科布隧道位于迭部县国道G345 线K2503+817处，科布隧道修建时间较长，全长401m，运营时间较长，隧道侧墙明显无防火涂料涂刷。因处于国道，过往重型车辆较多，因无绕行路线，大型车辆中有一部分危险化学品及易燃品车辆，急需完善防火功能，故在2020 年的隧道提质升级活动中，在完善隧道灭火器材的基础上和限速的基础上，尝试对隧道侧墙增设防火涂料，多方面提高隧道自身的防火性能，更有效的应对突发事件的发生。

3 设计性能要求

根据科布隧道位于国道，过往危险化学品车辆较多，对使用性能提出要求。本工程计划在隧道衬砌侧墙涂刷10mm 厚度且具有良好的粘结能力和耐久性及防火性能的涂料，隧道采用的防火涂料应达到以下技术要求：

（1）在突发事件发生后导致隧道受火2h 后,防火涂料有效隔绝火源与混凝土，防火涂料不脱落。达到确保隧道衬砌混凝土表面升温小于370℃；因钢筋不耐高热，高温会导致钢筋力学性能下降，所以二衬混凝土里的钢筋温度必须小于240℃。

（2）隧道内涂刷应为无机涂料，以充分保证在常温及高温下隧道密闭环境下不释放有害气体，涂料毒性试验指标达到AQ（安全一级）的性能。

（3）应满足隧道环境下长期使用不脱落、不掉皮、干裂、不起层的使用性能。要求与衬砌混凝土的粘结强度大于0.4MPa，确保在隧道的特殊环境如潮湿条件性能比较稳定。

根据工程科布隧道的实际情况，采用自行配比的防火涂料，根据多次试配，发现采用两层涂料效果较好，如底层防火涂料主要满足和基底的粘结力，面层涂料主要满足使用环境的稳定性。根据该配方原则，在保证防火性能为主的基础上，适当调配底漆和面漆的组成及比列。且拌合时间不得小于10min。待拌合均匀后，需继续拌合3min，才可进行喷涂施工。一般必须根据现场试验确定配方，在增强防火涂料和隧道衬砌的粘结稳定性，满足现场快速固化的特性。

4 主要施工工艺

隧道防火涂料施工和钢结构防火涂料施工程序基本一致，但所处环境和要求不一样。主要步骤为：隧道衬砌基面处理；拌和防火材料；第一层底漆涂刷；厚度和质量检查；面漆涂刷；养护；开放使用。

4.1 隧道基面处理

因旧隧道增设防火涂料属于新工艺，施工前对科布隧道路段进行了检查：对旧隧道衬砌表面病害认真调查，发现隧道衬砌表面主要病害是裂缝和部分衬砌混凝土出现表面松散现象，对裂缝及时采用灌缝处理，对松散混凝土及时采用环氧树脂混凝土修复处理。

隧道衬砌和防火涂料的粘结是质量的关键点，所以应清除洞壁污染层；高压水枪清洗结合面；破损及坑洼部分应填补平整；隧道衬砌表面凸出部分进行打磨；对凹陷部分采用环氧混凝土修补处理。在确保基底合格的基础，进入下一步涂刷工作。

4.2 拌和工艺要求

防火材料对贮存环境有要求，不能受潮和受湿，必须在干燥环境下存放。根据科布隧道所处环境，专门在隧道进口高处，搭建材料储存库房。防火材料都垫高50cm，严格控制环境湿度。适当配置空调抽湿设备，确保材料处于干燥环境下，结块的涂料不得使用。

拌合机械采用专有的砂浆搅拌机拌合，因为拌和均匀性对质量有较大的影响，所以禁止人工拌合，机械拌合时间不小于10min。

4.3 涂料涂刷要求

防火涂料拌和后，应立即喷涂时，根据现场试验结果，喷枪和隧道衬砌距离18～28cm 合适。发现过近容易反弹，造成涂料较大浪费。过远则喷涂力不足，造成涂料密度不足，容易后期脱落。

4.4 厚度和质量检查要求

隧道防火涂料施工的要点是随时检查。主要现场检查厚度和拌合质量；眼观应整个涂刷面无色差和无漏涂现象；施工完表面应无结块和流挂情况；采用仪器检测粘结力情况和有无空洞现象。

5 隧道质量控制要点

因现行的公路隧道防火涂料施工属于新工艺，目前质量验收还没有统一的验收标准。在与设计和监理人员共同商讨的基础上，参考房屋建筑中钢结构防火工艺质量验收标准，制定项目的防火涂料验收标准，其主要的检查手段和检查方法见表1。

表1 质量检查表

隧道防火涂料的过程控制是质量合格的关键，所以我们也制定了过程控制的主要指标见表2。

表2 关键工序过程检查表

6 隧道防火涂料施工特殊之处

防火涂料施工在钢结构有较多的应用，但在公路隧道应用比较少，所以相对钢结构防火涂料施工来说，隧道衬砌防火涂料施工有特殊的质量控制要点，隧道防火涂料施工有以下特殊之处；

（1）在防火涂料完毕3～7d 后应沿着衬砌设置的施工缝、伸缩缝、沉降缝进行切割，切缝深度为喷层厚度，宽度宜为3～5mm 左右，切缝应整齐圆顺。钢结构不存在切缝工艺。

（2）隧道防火涂料喷涂有严格的施工顺序。宜分段、分区施工，应按边墙、拱腰、拱顶由下至上的顺序进行。

（3）隧道防火涂料施工对细节要求严：喷涂前应对衬砌表面、施工缝、伸缩缝、沉降缝及错台部位进行打磨、补平及清洗处理，清除衬砌表面的疏松层、浮浆和油污等脏物。

（4）隧道防火涂料相对钢结构施工容易出现裂缝。主要原因是养护时间不长或不到位，拌合工艺不达标。所以施工完立即养护，必须养护7d 以上。

（5）隧道湿润环境下，防火涂料容易脱落。分析属于混凝土与涂料粘结力不强导致和拌合后长时间不用。处理办法是加强混凝土面清扫，在检查合格的基础上，方可涂刷涂料；对涂料应随拌随用；确保涂料在半小时内用完，防止涂料失效。

（6）隧道防火涂料施工有较高的环境温度要求。应在夏季较高温度下涂刷，环境湿度不应过干或过湿。应合理控制涂装下一层涂料时间，不应过短，应在上一层涂料处于干燥状态涂刷下一层。

（7）隧道防火涂料施工环境难度大。一般根据现场国道保畅的要求，采用半幅隧道涂刷施工，半幅隧道通车的工艺。所以需要加强现场交通管制，防止发生安全事故。

7 结论

国道G345 线科布隧道完成施工后，在交工检测中各项指标都满足设计和质量要求。现场进行隧道防火测试，发现能满足防火时间2h 以上和防火涂料功能不失效。发现明显的隔离热源和结构混凝土的功能，有效的防止衬砌混凝土受热变形，达到维护隧道结构安全和限制火灾的扩散及降低损失的性能。

总之,隧道涂刷防火材料的工艺是提高隧道安全保障能力的一种尝试，隧道防火涂料施工工艺还需要较长时间来验证耐久性和稳定性。但隧道防火涂料显示出有效提高隧道防火能力，保障交通畅通和防止火灾下隧道结构失效的关键特点，会在提高甘肃老旧隧道安全保障性能上有较多的应用。